Мухи обоняют через систему Gore-Tex

Исследовательская группа под руководством учёного из Центра динамических исследований биосистем RIKEN (BDR) получила важные сведения о нанопорах, позволяющих плодовой мушке обнаруживать химические вещества в воздухе, и определила ген, ответственный за их формирование.

Способность обонять летучие одоранты помогает насекомым в поиске пищи, партнёров и других сигналов среды. Кутикула, покрывающая сенсиллы (обонятельные органы на антеннах насекомых), имеет мелкие поры диаметром от 50 до 200 нанометров. Считается, что эти нанопоры функционируют как фильтры, пропускающие молекулы одорантов, но блокирующие более крупные частицы и предотвращающие потерю жидкости.

Чтобы выяснить, как формируются эти поры, исследователи детально наблюдали за развивающейся куколкой плодовой мушки с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Они обнаружили, что кутикулярные нанопоры в обонятельных сенсиллах мушки происходят от изогнутой ультратонкой плёнки, которая формируется в самом внешнем слое оболочки кутикулы и секретируется из специализированных выступов плазматической мембраны трихогенной клетки (формирующей волосок). Изгиб оболочки совпадает с неровностями плазматической мембраны, связанными со структурами внутри клеток.

Затем было проведено генетическое исследование формирования пор. С помощью секвенирования генома нового поколения учёные обнаружили ген gore-tex, ответственный за образование пор. Его "выключение" не привело к морфологическим дефектам или проблемам с выживаемостью мух, но нарушило формирование пор на сенсиллах и способность к обонянию. Дальнейший анализ показал, что ген gore-tex принадлежит к семейству генов Osiris, кодирует белок, необходимый для изгиба оболочки, формирования нанопор и восприятия запахов, и экспрессируется специфически в развивающихся обонятельных трихогенных клетках. Другие члены семейства Osiris экспрессируются в клетках, секретирующих кутикулу, и встречаются только в геномах насекомых.

"Наше исследование раскрыло элементы, необходимые для развития нанопор, обеспечивающих восприятие запахов, и определило гены Osiris как платформу для изучения эволюции создания наноповерхностей у насекомых", — говорит руководитель работы Шигео Хаяши.

Исследование опубликовано в журнале Current Biology.